ساختمان ترانسفورماتور چگونه است؟

[مرتضی نماینده نیاسر]

ساختمان ترانسفورماتور چگونه است؟
به طور کلی ترانسفورماتور از دو قسمت تشکیل شده است. ۱- هستۀ آهنی ۲- سیم پیچی
[/url]
۱- هستۀ آهنی:
با توجه به مقدار توان انتقالی، فرکانس و ولتاژ مورد استفاده، هسته‌ها در انواع مختلفی از نظر جنس، شکل و ابعاد ساخته می‌شوند. به عنوان مثال در فرکانس برق شهر از هسته های آهنی استفاده و در فرکانس های چند ده کیلو هرتز از هسته هایی از جنس فریت استفاده می گردد. هرچه ابعاد هسته بزرگتر باشد، ترانسفورماتور قابلیت انتقال توان الکتریکی بیشتری را دارا است. به همین دلیل است که ترانسفورماتور استفاده شده در یک شارژر موبایل ابعاد بسیار کوچک و در شبکه انتقال قدرت ابعاد بسیار غول پیکری دارد. البته ابعاد یک ترانسفورماتور به فرکانس کاری آن نیز بستگی دارد.


هسته‌های از جنس ورقۀ آهن معمولاً به شکل UI، EI و EE موجود هستند. هسته‌های پودر فلزات به شکل ترویید (حلقوی) یافت می‌شوند. هسته‌های فریت اشکال متنوع‌تری دارند که شامل EE، UU، RM، ETD، EFD، پلانار و … می‌شوند.
۲- سیم پیچ ترانسفورماتور:

سیم پیچی ترانسفورماتورها در ساده ترین حالت به دو دسته تقسیم می شوند. به سیم پیچی که به ولتاژ ورودی متصل می شود اصطلاحاً «سیم پیچی اولیه» و به سیم پیچی که از آن ولتاژ مورد نظر (پس از عمل تبدیل ترانسفورماتور) به دست می آید «سیم پیچی ثانویه» گفته می شود.
سیم پیچ ها بسته به نوع کاربرد ترانسفورماتور با توپولوژی های مختلفی بر روی هسته پیچیده می شوند. به عنوان مثال سیم پیچ ها می توانند بر روی ساق های جداگانه پیچیده شوند یا بر روی همدیگر و بر روی یک ساق باشند. سیم استفاده شده برای سیم پیچ از سیم های لاکی با ضخامت بسیار کم گرفته تا کابل های ضخیم ولتاژ بالا می تواند باشد.
۳- قرقره (بوبین) ترانسفورماتور:
[url=http://kalengi.ir/wp-content/uploads/2018/12/ترانسفورماتور-3.jpg]
قرقرۀ ترانس یا همان بوبین ترانس یکی از لوازم ساخت ترانسفورماتور است. قرقرۀ ترانس یک سازه از جنس پلاستیک، چوب، کائوچو یا هر مادۀ دیگری که بر اثر سیم‌پیچی تغییر شکل ندهد می‌تواند باشد. سیم‌پیچ بر روی بوبین پیچیده می‌شود و سپس هسته در داخل بوبین جاسازی می‌شود.
اغلب هسته‌ها همراه با بوبین در بازار موجود هستند مانند هسته‌های ورق آهن، هسته‌های فریت EE, ETD, ER و … . برخی از هسته‌های کوچک‌تر که قابلیت قرارگیری بر روی برد الکتریکی را دارند، دارای پین‌هایی در پایین خود هستند که اتصال آن‌ها به برد الکتریکی را آسان می‌کند.
بوبین هسته‌های بزرگتر از آن جهت که استحکام لازم برای قرارگیری بر روی برد الکتریکی را ندارند بدون پین هستند. بوبین هسته‌های ورق آهن عموماً از این دست هستند. البته در توان‌های پایین ترانس‌های روبردی با بوبین پین دار موجود است. برای این بوبین‌ها باید سازه‌ای مکانیکی برای نصب در کیس مبدل طراحی گردد.
برخی هسته‌ها مانند هسته‌های U شکل به‌دلیل تنوع آرایش سیم‌پیچی برای آن‌ها، بدون بوبین در بازار عرضه می‌گردند. متناسب با کاربرد این هسته‌ها باید بوبین مناسب طراحی و ساخته شود. باید درنظر داشت که طراحی انجام شده از طرفی موقع جایگذاری هسته به مشکل بر نخورد و از طرفی پنجره هسته را برای قرارگیری سیم‌پیچ محدود نکند. هم چنین استحکام کافی برای پیچیدن سیم‌پیچ را داشته باشد.
هسته‌هایی مانند تروییدها که امکان باز کردن هسته و قرار دادن بوبین در آن‌ها وجود ندارد فاقد بوبین هستند و نمی‌توان برای آن‌ها بوبین طراحی کرد و سیم‌پیچ مستقیماً بر روی هسته پیچیده می‌شود.
در بسیاری از ترانسفورماتورهای خاص مانند ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا از آن‌جایی که عایقی بین تمام نقاط هسته و سیم‌پیچ‌ها باید رعایت شود، طراحی بوبین از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. تمامی فواصل باید به صورت دقیق با توجه به جنس عایق و ولتاژ شکست آن باید محاسبه و طراحی گردد.

[saleh far]

ساختمان ترانسفورماتور چگونه است؟
به طور کلی ترانسفورماتور از دو قسمت تشکیل شده است. ۱- هستۀ آهنی ۲- سیم پیچی
[/url]
۱- هستۀ آهنی:
با توجه به مقدار توان انتقالی، فرکانس و ولتاژ مورد استفاده، هسته‌ها در انواع مختلفی از نظر جنس، شکل و ابعاد ساخته می‌شوند. به عنوان مثال در فرکانس برق شهر از هسته های آهنی استفاده و در فرکانس های چند ده کیلو هرتز از هسته هایی از جنس فریت استفاده می گردد. هرچه ابعاد هسته بزرگتر باشد، ترانسفورماتور قابلیت انتقال توان الکتریکی بیشتری را دارا است. به همین دلیل است که ترانسفورماتور استفاده شده در یک شارژر موبایل ابعاد بسیار کوچک و در شبکه انتقال قدرت ابعاد بسیار غول پیکری دارد. البته ابعاد یک ترانسفورماتور به فرکانس کاری آن نیز بستگی دارد.


هسته‌های از جنس ورقۀ آهن معمولاً به شکل UI، EI و EE موجود هستند. هسته‌های پودر فلزات به شکل ترویید (حلقوی) یافت می‌شوند. هسته‌های فریت اشکال متنوع‌تری دارند که شامل EE، UU، RM، ETD، EFD، پلانار و … می‌شوند.
۲- سیم پیچ ترانسفورماتور:

سیم پیچی ترانسفورماتورها در ساده ترین حالت به دو دسته تقسیم می شوند. به سیم پیچی که به ولتاژ ورودی متصل می شود اصطلاحاً «سیم پیچی اولیه» و به سیم پیچی که از آن ولتاژ مورد نظر (پس از عمل تبدیل ترانسفورماتور) به دست می آید «سیم پیچی ثانویه» گفته می شود.
سیم پیچ ها بسته به نوع کاربرد ترانسفورماتور با توپولوژی های مختلفی بر روی هسته پیچیده می شوند. به عنوان مثال سیم پیچ ها می توانند بر روی ساق های جداگانه پیچیده شوند یا بر روی همدیگر و بر روی یک ساق باشند. سیم استفاده شده برای سیم پیچ از سیم های لاکی با ضخامت بسیار کم گرفته تا کابل های ضخیم ولتاژ بالا می تواند باشد.
۳- قرقره (بوبین) ترانسفورماتور:
[url=http://kalengi.ir/wp-content/uploads/2018/12/ترانسفورماتور-3.jpg]
قرقرۀ ترانس یا همان بوبین ترانس یکی از لوازم ساخت ترانسفورماتور است. قرقرۀ ترانس یک سازه از جنس پلاستیک، چوب، کائوچو یا هر مادۀ دیگری که بر اثر سیم‌پیچی تغییر شکل ندهد می‌تواند باشد. سیم‌پیچ بر روی بوبین پیچیده می‌شود و سپس هسته در داخل بوبین جاسازی می‌شود.
اغلب هسته‌ها همراه با بوبین در بازار موجود هستند مانند هسته‌های ورق آهن، هسته‌های فریت EE, ETD, ER و … . برخی از هسته‌های کوچک‌تر که قابلیت قرارگیری بر روی برد الکتریکی را دارند، دارای پین‌هایی در پایین خود هستند که اتصال آن‌ها به برد الکتریکی را آسان می‌کند.
بوبین هسته‌های بزرگتر از آن جهت که استحکام لازم برای قرارگیری بر روی برد الکتریکی را ندارند بدون پین هستند. بوبین هسته‌های ورق آهن عموماً از این دست هستند. البته در توان‌های پایین ترانس‌های روبردی با بوبین پین دار موجود است. برای این بوبین‌ها باید سازه‌ای مکانیکی برای نصب در کیس مبدل طراحی گردد.
برخی هسته‌ها مانند هسته‌های U شکل به‌دلیل تنوع آرایش سیم‌پیچی برای آن‌ها، بدون بوبین در بازار عرضه می‌گردند. متناسب با کاربرد این هسته‌ها باید بوبین مناسب طراحی و ساخته شود. باید درنظر داشت که طراحی انجام شده از طرفی موقع جایگذاری هسته به مشکل بر نخورد و از طرفی پنجره هسته را برای قرارگیری سیم‌پیچ محدود نکند. هم چنین استحکام کافی برای پیچیدن سیم‌پیچ را داشته باشد.
هسته‌هایی مانند تروییدها که امکان باز کردن هسته و قرار دادن بوبین در آن‌ها وجود ندارد فاقد بوبین هستند و نمی‌توان برای آن‌ها بوبین طراحی کرد و سیم‌پیچ مستقیماً بر روی هسته پیچیده می‌شود.
در بسیاری از ترانسفورماتورهای خاص مانند ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا از آن‌جایی که عایقی بین تمام نقاط هسته و سیم‌پیچ‌ها باید رعایت شود، طراحی بوبین از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. تمامی فواصل باید به صورت دقیق با توجه به جنس عایق و ولتاژ شکست آن باید محاسبه و طراحی گردد.